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EP0081209B1 - Device for arresting tachycardia - Google Patents

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Info

Publication number
EP0081209B1
EP0081209B1 EP82111174A EP82111174A EP0081209B1 EP 0081209 B1 EP0081209 B1 EP 0081209B1 EP 82111174 A EP82111174 A EP 82111174A EP 82111174 A EP82111174 A EP 82111174A EP 0081209 B1 EP0081209 B1 EP 0081209B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
arrangement
tachycardia
delay
time
heart
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired
Application number
EP82111174A
Other languages
German (de)
French (fr)
Other versions
EP0081209A1 (en
Inventor
Christer Hard Af Segerstad
Hans Vallin
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Pacesetter AB
Original Assignee
Siemens AG
Siemens Elema AB
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Siemens AG, Siemens Elema AB filed Critical Siemens AG
Publication of EP0081209A1 publication Critical patent/EP0081209A1/en
Application granted granted Critical
Publication of EP0081209B1 publication Critical patent/EP0081209B1/en
Expired legal-status Critical Current

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Classifications

    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/24Detecting, measuring or recording bioelectric or biomagnetic signals of the body or parts thereof
    • A61B5/316Modalities, i.e. specific diagnostic methods
    • A61B5/318Heart-related electrical modalities, e.g. electrocardiography [ECG]
    • A61B5/346Analysis of electrocardiograms
    • A61B5/349Detecting specific parameters of the electrocardiograph cycle
    • A61B5/363Detecting tachycardia or bradycardia
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61NELECTROTHERAPY; MAGNETOTHERAPY; RADIATION THERAPY; ULTRASOUND THERAPY
    • A61N1/00Electrotherapy; Circuits therefor
    • A61N1/18Applying electric currents by contact electrodes
    • A61N1/32Applying electric currents by contact electrodes alternating or intermittent currents
    • A61N1/36Applying electric currents by contact electrodes alternating or intermittent currents for stimulation
    • A61N1/362Heart stimulators
    • A61N1/3621Heart stimulators for treating or preventing abnormally high heart rate

Definitions

  • the invention relates to an arrangement for ending a tachycardia according to the preamble of claim 1.
  • Tachycardia is the abnormally high frequency of the heartbeat, for example when the heart beats more than 180 times a minute. It is now known that this rapid heart rhythm can be stopped by electrical stimulation pulses. However, the prerequisite for this is that a stimulation pulse is delivered to the heart within a critical time interval after a heartbeat, a so-called window. This window can be immediately after the heart's refractory period following a heartbeat or just before a next heartbeat. It is also known from studies that the width of this window and its position vary with the position of the body, physical activities, drugs and the like. For different conditions, the windows can lie in such a way that they do not overlap. It is therefore not possible to set a fixed stimulation time in sync with the heartbeat for each patient.
  • the pause between two stimulation pulses is first shortened such that the stimulation pulses occur at approximately the same frequency as the tachycardia heartbeats.
  • the pause between the stimulation pulses is then reduced in equidistant steps of 10 milliseconds to the initial interval, which corresponds to a natural heartbeat. This scans the entire interval between two tachycardia heartbeats. Since the windows are often very narrow, the distance between the individual stimulation pulses must be chosen to be correspondingly small in this method. However, this means that a large number of different impulses are necessary to cover the entire possible interval.
  • the present invention has for its object to improve an arrangement of the type mentioned in such a way that the effective window for ending a tachycardia can be found much faster.
  • This object is achieved according to the invention by the features specified in the characterizing part of claim 1.
  • the invention takes advantage of the knowledge that the critical window is the wider the later it is in the interval between the refractory period and the subsequent heartbeat.
  • the refractory time of the heart during tachycardia is determined in a known manner and this value is set as the lower limit for the delay in the stimulation pulses.
  • the arrangement itself then determines the difference between the RR time in tachycardia and the set lower limit and divides the interval obtained in this way into an appropriate number of steps (for example 6 to 10 steps).
  • the stages can be obtained by halving the remaining interval.
  • any other geometrical division is also possible, for example thirds or different. It is only important that the levels become shorter and shorter towards the refractory period. Regardless of whether the stimulation pulses start from the lower delay time limit or from the upper in any case, the entire interval is covered with a few steps.
  • a special sampling of the interval provides that one starts with a medium stimulation pulse and then works alternately to the left or right with smaller or larger steps. We call this type of scanning "centrifuging" scanning.
  • the arrangement has a memory for recording the different delay times. Similar to a table, the corresponding delay times can be stored in it and used according to a selectable pattern to delay the successive stimulation pulses.
  • a further reduction in the search time is obtained in a further development of the invention in that the delay time leading to the termination of a tachycardia can also be entered into the memory and that when a tachycardia occurs again, the new attempt to terminate the same occurs Setting is started. In this case in particular, it is advantageous if the further delay times are run through centrifugally.
  • the critical window for renewed tachycardia is most likely, if not in the same place, at least close to it. Since the stored value for ending the previous tachycardia is not necessarily the mean of all possible delay time values, a different number of possible levels exists in both directions from this value. When passing through all possible delay times centrifugally, you come to a limit in one direction, while steps are still free in the other direction. In such a case, for example, the arrangement can repeat the limit value that has been reached several times until the levels on the other side are also queried or only continue in one direction on the remaining side.
  • not only one but a plurality of stimulation pulses are generated synchronously with the heart signals, the distance between these pulses being predeterminable. If, for example, the tachycardia has not ended after the various delay times have passed, the same cycle can be repeated with a different number of respective stimulation pulses. The possibility of varying the arrangement is thus significantly increased. Not only can the delay time be varied, but also the number of pulses generated and, moreover, the distance between these pulses. It is also possible to determine the order in which different execution cycles are to be used.
  • the arrangement should also be possible to determine whether the arrangement starts to work automatically when tachycardia occurs or whether the arrangement has to be activated, for example from the outside by placing a magnet on it. Furthermore, it can also be determined how long the arrangement should attempt to end a tachycardia, since cases can arise in which it is not possible to end a tachycardia with the help or only with the aid of stimulation pulses. If the prescription is used together with an implanted pacemaker, it is advantageous if the basic inhibition frequency of this pacemaker can also be programmed. To support the heart after tachycardia has occurred, it is advantageous if a few stimulating pulses with a normal heart rate are emitted to the heart after it has ended, in order to set it back in the correct rhythm.
  • the arrangement as described in European patent application publication no. 8505 known manner can be wholly or partly housed in an external device which interacts with an implantable pacemaker and controls it in the event of tachycardia occurring.
  • Fig. 1, 1 denotes a connection to which an electrode leading to the heart can be connected.
  • This electrode can be used to deliver impulses to the heart and to sense heart activity.
  • Registered heartbeats are fed to an input amplifier 2 via a line 11. Its output signal reaches a detector 3 which only responds to cardiac signals.
  • the signals passing through this detector reach a computer 5 via a line 31 and a gate 4.
  • the gate 4 is opened via a clock generator 6 for a certain period of time, for example for two seconds . If the number of impulses reaching the computer reaches a predeterminable value or exceeds this value during this time, tachycardia is present and the computer generates an output signal which starts a further computer 7 via a line 51.
  • a memory 8 with an internal computing unit is provided, which is described in more detail in FIG. 2.
  • a specific value for a delay time is entered into the computer 7 from the memory 8 via a line 81.
  • the computer 7 receives 6 clock pulses from the clock generator with a frequency of, for example, one kHz.
  • the output signal of the computer 7 is sent via a line 71 to an output circuit 9 which, triggered by this signal, emits a predeterminable number of stimulation pulses via the line 91 to the connection 1.
  • the output signal of the computer 7 is also given to the computer 5 via a line 75 and is used there as a reset signal.
  • the output of the computer 7 is connected to the memory 8 via a line 78 and thereby controls a change in the delay time value given by the memory to the computer 7.
  • the memory 8 is still subjected to the high-frequency detection signal.
  • the output signal of the detector 3 is also given to the memory 8 via a line 32.
  • the output signal of the computer 5 ie practically the tachycardia detector, is transferred to the memory 8 via a line 52.
  • a tachycardia is then assumed in section B.
  • the computer 5 thus outputs an output signal to the computer 7 and starts it.
  • This calculates, for example, from the delay time value d taken over from the memory 8, with the clock frequency backwards to zero and then emits an output signal which drives the output circuit 9 to generate a stimulation pulse.
  • the delay time is shown as a rectangular pulse.
  • a first stimulation pulse is emitted, which is shown in the middle part of FIG. 4 as a negative pulse. In the present example, this stimulation pulse is not at the correct time interval from the previous heartbeat to end the tachycardia.
  • the computer 5 therefore starts the delayed generation of a stimulation pulse again after the predetermined number of tachycardia heartbeats, four such heartbeats in the example of FIG. 4, but with an extended delay time d 2 . It is now assumed that the stimulation pulse delivered after this delay time ends the tachycardia. In section C of FIG. 4, the heart has returned to its normal heart rhythm.
  • the computer 5 is simultaneously reset to its starting point and a signal is still output to the memory 8, as a result of which a different delay time value is input into the computer 7 . If the tachycardia is ended after this delay time, i.e. If no output signal occurs at the computer 5 at the end of a predeterminable time, the memory 8 is actuated via line 52 practically in the opposite direction, so that the computer 7 receives the old delay time value again. It is practically achieved that the arrangement "remembers" the correct delay time value for ending a tachycardia. When tachycardia occurs again, the first stimulation pulse delivered is delivered to the heart with the same time delay.
  • FIG. 2 shows a possible embodiment of the memory 8 in a somewhat more detailed representation.
  • An essential component of this memory is a register 80 with eight register locations in the present example.
  • the smallest possible time delay is permanently entered in the top memory location. This time delay practically corresponds to the refractory period or is only slightly longer than this.
  • the largest possible time delay is entered in the lowest register position, which corresponds to the distance between two tachycardia heart signals.
  • This time is determined, for example, in a computer 82, to which 61 clock pulses from the clock generator 6 and 32 heart signals are fed via a line 32.
  • the number of clock pulses occurring between two heart signals is a measure of the length of time to be measured.
  • the smallest value for the delay time is entered in a register 83, the largest first in a register 84.
  • Half of the sum is formed from these two values in a stage 85 and is transmitted via a line 86 to the next register location of the register 81.
  • This value is then read into register 84 as a new value, after which the entire process is repeated until all of the locations in register 81 are occupied.
  • the distance between two tachycardia heartbeats is 400 milliseconds and that the refractory period of the heart and equals so that the shortest delay time is 200 milliseconds. This results in the delay times specified next to the register positions.
  • the third column next to register 81 shows the order of the different delay times that occur in such a case.
  • FIG. 3 A further exemplary embodiment is shown in a block diagram in the following FIG. 3. 1, the connection for the electrode leading to the heart is again designated by 1. From this connection, the signals go via a line to a stage 10, which contains both amplifier and detector. From there, the signals are sent to a microprocessor, which determines and specifies the different time determinations as well as computing operations and delay times. The output of this microprocessor 100 in turn controls an output circuit 9 for generating the stimulation pulses.
  • microprocessor 100 can be programmed via a stage 200 with a receiving device 201.
  • a similar programming device can also be provided for the arrangement according to FIG. 1.
  • Both of the embodiments given by way of example can be part of an implanted pacemaker, which can also deliver stimulation pulses to the heart in the event of further cardiac arrhythmias.

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Description

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zum Beenden einer Tachykardie gemäss dem Oberbegriff des Patentanspruches 1. Eine derartige Anordnung ist beispielsweise aus der DE-A- 2 845 323 bekannt. Als Tachykardie bezeichnet man die unnatürlich überhöhte Frequenz des Herzschlages, beispielsweise wenn das Herz mehr als 180-mal pro Minute schlägt. Es ist nun bekannt, dass dieser schnelle Herzrhythmus durch elektrische Stimulierungsimpulse gestoppt werden kann. Voraussetzung dafür ist jedoch, dass ein Stimulierungsimpuls innerhalb eines kritischen Zeitintervalles nach einem Herzschlag, einem sogenannten Fenster, an das Herz abgegeben wird. Dieses Fenster kann direkt nach der auf einen Herzschlag folgenden Refraktärzeit des Herzens oder auch erst unmittelbar vor einem nächsten Herzschlag liegen. Aus Untersuchungen ist weiter bekannt, dass die Breite dieses Fensters und deren Lage mit der Körperlage, physischen Aktivitäten, Drogen und ähnlichem variiert. Dabei können für unterschiedliche Bedingungen die Fenster derart liegen, dass Sie sich nicht überlappen. Es ist daher nicht möglich, für jeden Patienten eine feste Stimulierungszeit synchron zum Herzschlag einzustellen.The invention relates to an arrangement for ending a tachycardia according to the preamble of claim 1. Such an arrangement is known for example from DE-A-2 845 323. Tachycardia is the abnormally high frequency of the heartbeat, for example when the heart beats more than 180 times a minute. It is now known that this rapid heart rhythm can be stopped by electrical stimulation pulses. However, the prerequisite for this is that a stimulation pulse is delivered to the heart within a critical time interval after a heartbeat, a so-called window. This window can be immediately after the heart's refractory period following a heartbeat or just before a next heartbeat. It is also known from studies that the width of this window and its position vary with the position of the body, physical activities, drugs and the like. For different conditions, the windows can lie in such a way that they do not overlap. It is therefore not possible to set a fixed stimulation time in sync with the heartbeat for each patient.

Bei dem aus der genannten Offenlegungsschrift bekannten Verfahren zum Beenden einer Tachykardie wird die Pause zwischen zwei Stimulierungsimpulsen zunächst so verkürzt, dass die Stimulierungsimpulse etwa mit gleicher Frequenz wie die Tachykardie-Herzschläge erfolgen. Anschliessend wird dann die Pause zwischen den Stimulierungsimpulsen in äquidistanten Schritten von 10 Millisekunden auf das Ausgangsintervall, das einem natürlichen Herzschlag entspricht, zurückgeführt. Damit wird das gesamte Intervall zwischen zwei Tachykardie-Herzschlägen abgerastert. Da die Fenster oft sehr schmal sind, muss bei diesem Verfahren der Abstand zwischen den einzelnen Stimulierungsimpulsen entsprechend klein gewählt werden. Das bedeutet aber, dass zum Ueberstreichen des gesamten möglichen Intervalles eine grosse Anzahl unterschiedliche Impulse notwendig ist.In the method for ending a tachycardia known from the cited publication, the pause between two stimulation pulses is first shortened such that the stimulation pulses occur at approximately the same frequency as the tachycardia heartbeats. The pause between the stimulation pulses is then reduced in equidistant steps of 10 milliseconds to the initial interval, which corresponds to a natural heartbeat. This scans the entire interval between two tachycardia heartbeats. Since the windows are often very narrow, the distance between the individual stimulation pulses must be chosen to be correspondingly small in this method. However, this means that a large number of different impulses are necessary to cover the entire possible interval.

Aus der US-PS 3 942 534 ist eine ähnliche Anordnung bekannt, mit der das Zeitintervall zwischen der Beendigung der Refraktärzeit und dem nächstfolgenden Herzschlag in äquidistanten Schritten abgerastert wird. Das bedeutet, dass beispielsweise der erste Stimulierungsimpuls mit dem Ende der Refraktärzeit zusammenfällt, der nächste Stimulierungsimpuls 10 Millisekunden später erfolgt, der nächste wiederum 10 Millisekunden später u.s.w. Weiterhin ist aus dieser Schrift bekannt, das die Verzögerungszeit zwischen einem Herzsignal und dem nächstfolgenden Stimulierungsimpuls von einem maximalen Wert in äquidistanten Schritten abgesenkt werden kann, d.h. also dass das gesamte Intervall rückwärts abgerastert wird. Versuche mit nach diesem Prinzip arbeitenden Anordnungen haben gezeigt, dass die Zeit, bis eine Tachykardie beendet wird, in ungünstligen Fällen über 15 Minuten dauern kann.A similar arrangement is known from US Pat. No. 3,942,534, with which the time interval between the end of the refractory period and the next heartbeat is scanned in equidistant steps. This means that, for example, the first stimulation pulse coincides with the end of the refractory period, the next stimulation pulse occurs 10 milliseconds later, the next again 10 milliseconds later, etc. It is also known from this document that the delay time between a heart signal and the next stimulation pulse can be reduced from a maximum value in equidistant steps, i.e. that is, the entire interval is scanned backwards. Experiments with arrangements based on this principle have shown that the time until tachycardia is terminated can in unfavorable cases be over 15 minutes.

Weitere Versuche haben gezeigt, dass Tachykardien oft leichter zu stoppen sind, je zeitiger der richtige Stimulierungszeitpunkt getroffen wird. Insbesondere gilt das für Tachykardien, die den AV-Knoten befallen.Further experiments have shown that tachycardia is often easier to stop the sooner the correct stimulation time is taken. This applies in particular to tachycardia affecting the AV node.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Anordnung der eingangs genannten Art derartzu verbessern, dass das effektiv wirksame Fenster zum Beenden einer Tachykardie wesentlich schneller gefunden werden kant. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruches 1 angegebenen Merkmale gelöst. Die Erfindung nutzt dabei die Erkenntnis aus, das das kritische Fenster um so breiter ist, je später es im Intervall zwischen Refraktärzeit und und nachfolgendem Herzschlag liegt. Zunächst wird bei einer Untersuchung die Refraktärzeit des Herzens während einer Tachykardie in bekannter Weise bestimmt und dieser Wert als untere Grenze für die Verzögerung der Stimulierungsimpulse festgesetzt. Die Anordnung selbst bestimmt dann die Differenz zwischen der RR-Zeit bei Tachykardie und dem festgesetzten unteren Grenzwert und teilt das so erhaltene Intervall in eine passende Anzahl Stufen ein (beispielsweise 6 bis 10 Stufen). Im einfachsten Fall können die Stufen durch jeweiliges Halbieren des Restintervalles erhalten werden. Es ist aber auch jede andere geometrische Aufteilung möglich, beispielsweise jeweils Drittel oder anderes. Wesentlich ist nur, dass die Stufen gegen die Refraktärzeit hin immer kürzer werden. Unabhängig, ob die Stimulierungsimpulse von der unteren Verzögerungszeitgrenze beginnen oder von der oberen in jedem Fall wird das gesamte Intervall mit wenigen Schritten überdeckt. Eine besondere Abtastung des Intervalles sieht vor, dass man mit einem mittleren Stimulierungsimpuls beginnt und dann abwechselnd nach links oder rechts mit dabei kleiner respektive grösser werdenden Stufen arbeitet. Diese Art des Abtastens bezeichnen wir als "zentrifugierende" Abtastung.The present invention has for its object to improve an arrangement of the type mentioned in such a way that the effective window for ending a tachycardia can be found much faster. This object is achieved according to the invention by the features specified in the characterizing part of claim 1. The invention takes advantage of the knowledge that the critical window is the wider the later it is in the interval between the refractory period and the subsequent heartbeat. First of all, during an examination, the refractory time of the heart during tachycardia is determined in a known manner and this value is set as the lower limit for the delay in the stimulation pulses. The arrangement itself then determines the difference between the RR time in tachycardia and the set lower limit and divides the interval obtained in this way into an appropriate number of steps (for example 6 to 10 steps). In the simplest case, the stages can be obtained by halving the remaining interval. However, any other geometrical division is also possible, for example thirds or different. It is only important that the levels become shorter and shorter towards the refractory period. Regardless of whether the stimulation pulses start from the lower delay time limit or from the upper in any case, the entire interval is covered with a few steps. A special sampling of the interval provides that one starts with a medium stimulation pulse and then works alternately to the left or right with smaller or larger steps. We call this type of scanning "centrifuging" scanning.

In Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Anordnung einen Speicher zur Aufnahme der unterschiedlichen Verzögerungszeiten aufweist. Ähnlich wie in einer Tabelle können darin die entsprechenden Verzögerungszeiten gelagert werden und nach einem wählbaren Muster zur Verzögerung der aufeinanderfolgenden Stimulierungsimpulse herangezogen werden.In a development of the invention it is provided that the arrangement has a memory for recording the different delay times. Similar to a table, the corresponding delay times can be stored in it and used according to a selectable pattern to delay the successive stimulation pulses.

Eine weitere Herabsetzung der Absuchzeit erhält man in Weiterbildung der Erfindung dadurch, dass die zum Beenden einer Tachykardie führende Verzögerungszeit ebenfalls in den Speicher eingebbar ist und dass beim erneuten Auftreten einer Tachykardie der neue Versuch zum Beenden derselben bei dieser Einstellung begonnen wird. Insbesondere hierbei ist es vorteilhaft, wenn die weiteren Verzögerungszeiten zentrifugal durchlaufen werden.A further reduction in the search time is obtained in a further development of the invention in that the delay time leading to the termination of a tachycardia can also be entered into the memory and that when a tachycardia occurs again, the new attempt to terminate the same occurs Setting is started. In this case in particular, it is advantageous if the further delay times are run through centrifugally.

Mit grosser Wahrscheinlichkeit liegt das kritische Fenster für die erneute Tachykardie, wenn nicht an gleicher Stelle, so doch zumindest in der Nähe derselben. Da der gespeicherte wert zum Beenden der früheren Tachykardie nicht unbedingt der mittlere aller möglichen Verzögerungszeitwerte ist, existiert nach beiden Richtungen von diesem Wert eine unterschiedliche Anzahl möglicher Stufen. Beim zentrifugalen Durchlaufen aller möglichen Verzögerungszeiten stösst man in einer Richtung an ein Grenze, während in der anderen Richtung noch Stufen frei sind. In einem solchen Fall kann beispielsweise die Anordnung den erreichten Grenzwert mehrfach wiederholen, bis auch die Stufen auf der anderen Seite abgefragt sind oder direkt nur auf der verbleibenden Seite in einer Richtung weitergehen.The critical window for renewed tachycardia is most likely, if not in the same place, at least close to it. Since the stored value for ending the previous tachycardia is not necessarily the mean of all possible delay time values, a different number of possible levels exists in both directions from this value. When passing through all possible delay times centrifugally, you come to a limit in one direction, while steps are still free in the other direction. In such a case, for example, the arrangement can repeat the limit value that has been reached several times until the levels on the other side are also queried or only continue in one direction on the remaining side.

In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass synchron zu den Herzsignalen nicht nur jeweils ein, sondern mehrere Stimulierungsimpulse erzeugt werden, wobei der Abstand dieser Impulse untereinander fest vorgebbar ist. Sollte beispielsweise nach dem Durchlaufen der verschiedenen Verzögerungszeiten die Tachykardie nicht beendet sein, so kann der gleiche Zyklus mit einer unterschiedlichen Zahl jeweiliger Stimulierungsimpulse wiederholt werden. Die Variationsmöglichkeit der Anordnung wird damit wesentlich erhöht. So kann nicht nur die Verzögerungszeit variiert werden, sondern auch die Anzahl der jeweils erzeugten Impulse und darüber hinaus auch noch der Abstand zwischen diesen Impulsen. Weiterhin kann auch festgelegt werden, in welcher Reihenfolge unterschiedliche Ablaufzyklen zur Anwendung kommen sollen.In an advantageous development of the invention it is provided that not only one but a plurality of stimulation pulses are generated synchronously with the heart signals, the distance between these pulses being predeterminable. If, for example, the tachycardia has not ended after the various delay times have passed, the same cycle can be repeated with a different number of respective stimulation pulses. The possibility of varying the arrangement is thus significantly increased. Not only can the delay time be varied, but also the number of pulses generated and, moreover, the distance between these pulses. It is also possible to determine the order in which different execution cycles are to be used.

Die unterschiedlichen Variationsmöglichkeiten lassen sich besonders einfach und vorteilhaft ausnutzen, wenn zumindest ein Teil der verschiedenen einstellbaren und/ oder vorgebbaren Grossen programmierbar ist. Eine besonders einfache Anordnung dafür besteht darin, dass bis auf das Eingangsteil und den Ausgangskreis alle Komponenten der Anordnung durch einen Mikroprozessor gebildet sind. In diesen können beispielsweise als Variable einprogrammiert werden,

  • 1. die Tachykardiebedingungen,
  • 2. die kürzeste Verzögerungszeit, üblicherweise wird diese knapp grösser als die Refraktärzeit bei Tachykardie gewählt,
  • 3. die Anzahl der Stimulierungsimpulse, die synchron zu den Herzschlägen erzeugt werden sollen (beispielsweise zwei, drei oder mehr) mit einer eventuellen Steigerungsmöglichkeit,
  • 4. der zeitliche Abstand zwischen den Stimulierungsimpulsen einer Gruppe.
The different variation options can be used particularly simply and advantageously if at least some of the different adjustable and / or predeterminable variables can be programmed. A particularly simple arrangement for this consists in that, apart from the input part and the output circuit, all components of the arrangement are formed by a microprocessor. These can be programmed as variables, for example,
  • 1. the tachycardia conditions,
  • 2. the shortest delay time, this is usually chosen to be slightly longer than the refractory time for tachycardia,
  • 3. the number of stimulation pulses which are to be generated synchronously with the heartbeats (for example two, three or more) with a possible increase possibility,
  • 4. the time interval between the stimulation pulses of a group.

Weiterhin sollte die Möglichkeit bestehen festzulegen ob die Anordnung automatisch beim Auftreten einer Tachykardie zu arbeiten beginnt oder ob die Anordnung aktiviert werden muss, beispielsweise von aussen durch Auflegen eines Magneten. Weiterhin kann auch festgelegt werden, wie lange die Anordnung den Versuch unternehmen soll, eine Tachykardie zu beenden, da Fälle auftreten können, in denen es nicht möglich ist, mit Hilfe oder nur mit Hilfe von Stimulierungsimpulsen eine Tachykardie zu beenden. Wird die Verordnung zusammen mit einem implantierten Herzschrittmacher verwendet, so ist es vorteilhaft, wenn auch noch die Basis-Inhibierungsfrequenz dieses Herzschrittmachers programmierbar ist. Zur Unterstützung des Herzens nach einer aufgetretenen Tachykardie ist es vorteilhaft, wenn nach deren Beendigung noch einige Stimulierungsimpulse mit normaler Herzfrequenz an das Herz abgegeben werden, um dieses wieder in den richtigen Rhythmus einzuschwingen.It should also be possible to determine whether the arrangement starts to work automatically when tachycardia occurs or whether the arrangement has to be activated, for example from the outside by placing a magnet on it. Furthermore, it can also be determined how long the arrangement should attempt to end a tachycardia, since cases can arise in which it is not possible to end a tachycardia with the help or only with the aid of stimulation pulses. If the prescription is used together with an implanted pacemaker, it is advantageous if the basic inhibition frequency of this pacemaker can also be programmed. To support the heart after tachycardia has occurred, it is advantageous if a few stimulating pulses with a normal heart rate are emitted to the heart after it has ended, in order to set it back in the correct rhythm.

Ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen, sind noch eine Vielzahl anderer, hier nicht im einzelnen erwähnter Kombinations- und Variationsmöglichkeiten gegeben.Without departing from the scope of the present invention, there are a large number of other possible combinations and variations which are not mentioned here in detail.

Beispielsweise kann die Anordung in wie aus der europeischen Patentenmeldung Veröffentlichungsnr. 8505 bekannten Weise ganz oder teilweise in einer externen Einrichtung untergebracht sein, die mit einem implantierbaren Herzschrittmacher zusammenwirkt und diesen bei einer auftretenden Tachykardie ansteuert.For example, the arrangement as described in European patent application publication no. 8505 known manner can be wholly or partly housed in an external device which interacts with an implantable pacemaker and controls it in the event of tachycardia occurring.

Anhand von zwei in vier Figuren dargestellten Ausführungsbeispielen wird im folgenden die Erfindung näher beschrieben und erläutert. Dabei zeigen 1

  • Fig. 1 ein Blockschaltbild eines ersten Ausführungsbeispieles der erfindungsgemässen Anordnung,
  • Fig. 2 in einer etwas detaillierteren Darstellung einen Teil der Anordnung nach Fig. 1,
  • Fig. 3 ein Blockschaltbild eines weiteren Ausführungsbeispieles und
  • Fig. 4 ein Impulsdiagramm zur Verdeutlichung der Funktionsweise der Anordnung.
The invention is described and explained in more detail below with reference to two exemplary embodiments shown in four figures. 1
  • 1 is a block diagram of a first embodiment of the arrangement according to the invention,
  • 2 in a somewhat more detailed representation, part of the arrangement of FIG. 1,
  • Fig. 3 is a block diagram of another embodiment and
  • Fig. 4 is a timing diagram to illustrate the operation of the arrangement.

In Fig. 1 ist mit 1 ein Anschluss gekennzeichnet, an den eine zum Herzen führende Elektrode angeschlossen sein kann. Über diese Elektrode können sowohl Impulse dem Herzen zugeführt, als auch die Herzaktivität abgefühlt werden. Registrierte Herzschläge werden über eine Leitung 11 einem Eingangsverstärker 2 zugeführt. Dessen Ausgangssignal gelangt auf einen nur für Herzsignale ansprechenden Detektor 3. Die diesen Detektor passierenden Signale gelangen über eine Leitung 31 und ein Gatter 4 auf einen Rechner 5. Das Gatter 4 wird über einen Taktgeber 6 jeweils für eine bestimmte Zeitdauer geöffnet, beispielsweise für zwei Sekunden. Erreicht in dieser Zeit die Zahl der auf den Rechner gelangenden Impulse einen vorgebbaren Wert oder übersteigt diesen Wert, so liegt eine Tachykardie vor, und der Rechner erzeugt ein Ausgangssignal, das über eine Leitung 51 einen weiteren Rechner 7 startet. Weiterhin ist ein Speicher 8 mit interner Recheneinheit vorgesehen, der in Fig. 2 näher beschrieben ist. Über eine Leitung 81 wird vom Speicher 8 ein bestimmter Wert für eine Verzögerungszeit in den Rechner 7 eingegeben. Weiterhin erhält der Rechner 7 vom Taktgeber 6 Taktimpulse mit einer Frequenz von beispielsweise einem Khz. Das Ausgangssignal des Rechners 7 ist über eine Leitung 71 auf einen Ausgangskreis 9 gegeben, der, angesteuert durch dieses Signal, eine vorgebbare Anzahl von Stimulierungsimpulsen über die Leitung 91 an den Anschluss 1 abgibt. Das Ausgangssignal des Rechners 7 ist weiterhin über eine Leitung 75 auf den Rechner 5 gegeben und dient dort als Rücksetzsignal. Weiterhin ist der Ausgang des Rechners 7 über eine Leitung 78 mit dem Speicher 8 verbunden und steuert dadurch eine Änderung des vom Speicher euf den Rechner 7 gegebenen Verzögerungszeitwertes. Der Speicher 8 wird weiterhin mit dem hochfrequenten Tektsignal beaufschlagt. Über eine Leitung 32 ist ausserdem das Ausgangssignal des Detektors 3 auf den Speicher 8 gegeben. Als weiteres Steuersignal wird über eine Leitung 52 das Ausgangssignal des Rechners 5, d.h. praktisch des Tachykardiedetektors, auf den Speicher 8 gegeben.In Fig. 1, 1 denotes a connection to which an electrode leading to the heart can be connected. This electrode can be used to deliver impulses to the heart and to sense heart activity. Registered heartbeats are fed to an input amplifier 2 via a line 11. Its output signal reaches a detector 3 which only responds to cardiac signals. The signals passing through this detector reach a computer 5 via a line 31 and a gate 4. The gate 4 is opened via a clock generator 6 for a certain period of time, for example for two seconds . If the number of impulses reaching the computer reaches a predeterminable value or exceeds this value during this time, tachycardia is present and the computer generates an output signal which starts a further computer 7 via a line 51. Furthermore, a memory 8 with an internal computing unit is provided, which is described in more detail in FIG. 2. A specific value for a delay time is entered into the computer 7 from the memory 8 via a line 81. Furthermore, the computer 7 receives 6 clock pulses from the clock generator with a frequency of, for example, one kHz. The output signal of the computer 7 is sent via a line 71 to an output circuit 9 which, triggered by this signal, emits a predeterminable number of stimulation pulses via the line 91 to the connection 1. The output signal of the computer 7 is also given to the computer 5 via a line 75 and is used there as a reset signal. Furthermore, the output of the computer 7 is connected to the memory 8 via a line 78 and thereby controls a change in the delay time value given by the memory to the computer 7. The memory 8 is still subjected to the high-frequency detection signal. The output signal of the detector 3 is also given to the memory 8 via a line 32. As a further control signal, the output signal of the computer 5, ie practically the tachycardia detector, is transferred to the memory 8 via a line 52.

Die Funktionsweise dieser Anordnung wird im folgenden mit Hilfe der Impulsdiagramme gemäss der Fig. 4 erläutert:

  • Liegt eine normale Herztätigkeit vor, d.h. liegt die Frequenz der Herzschläge unter beispielsweise 150 Schlägen pro Minute, so erreicht der Rechner 5 während der Zeit, in der das Gatter 4 geöffnet ist, nicht den notwendigen Wert, um ein Ausgangssignal zu erzeugen. Die Anordnung zur Erzeugung von Stimulationsimpulsen wird damit nicht gestartet. Dies ist in Fig. 4 im oberen Teil als Abschnitt A dargestellt. Der mittlere Teil der Fig. 4 gibt die registrierten Herzsignale an. Im unteren Teil ist im Abschnitt A dargestellt, dass keine Tachykardie angezeigt wird und damit auch kein Stimulierungsimpuls erzeugt wird.
The mode of operation of this arrangement is explained below with the aid of the pulse diagrams according to FIG. 4:
  • If there is normal cardiac activity, that is to say the frequency of the heartbeats is below 150 beats per minute, for example, the computer 5 does not reach the necessary value during the time in which the gate 4 is open in order to generate an output signal. The arrangement for generating stimulation pulses is not started. This is shown in FIG. 4 in the upper part as section A. The middle part of FIG. 4 indicates the registered heart signals. In the lower part of section A it is shown that no tachycardia is displayed and therefore no stimulation pulse is generated.

Im Abschnitt B ist anschliessend eine Tachykardie angenommen. Der Rechner 5 gibt somit ein Ausgangssignal an den Rechner 7 ab und startet diesen. Dieser rechnet bei spielsweise von dem aus dem Speicher 8 übernommenen Verzögerungszeitwert d, mit der Taktfrequenz rückwärts bis Null und gibt anschliessend ein Ausgangssignal ab, das den Ausgangskreis 9 zur Erzeugung eines Stimulierungsimpulses ansteuert. Im unteren Teil der Fig. 4 ist die Verzögerungszeit als Rechteckimpuls dargestellt. Am Ende der Verzögerungszeit wird ein erster Stimulierungsimpuls abgegeben, der im mittleren Teil der Fig. 4 als negativer Impuls dargestellt ist. Im vorliegenden Beispiel liegt dieser Stimulierungsimpuls nicht im richtigen Zeitabstand zum vorhergehenden Herzschlag, um die Tachykardie zu beenden. Der Rechner 5 startet daher nach dem erneuten Auftreten der vorgegebenen Zahl von Tachykardieherzschlägen, im Beispiel der Fig. 4 vier derartige Herzschläge, erneut die verzögerte Erzeugung eines Stimulierungsimpulses, jedoch mit einer verlängerten Verzögerungszeit d2. Es ist nun angenommen, dass der nach dieser Verzögerungszeit abgegebene Stimulierungsimpuls die Tachykardie beendet. Im Abschnitt C der Fig. 4 ist das Herz wiederum zu seinem normalen Herzrhythmus zurückgekehrt.A tachycardia is then assumed in section B. The computer 5 thus outputs an output signal to the computer 7 and starts it. This calculates, for example, from the delay time value d taken over from the memory 8, with the clock frequency backwards to zero and then emits an output signal which drives the output circuit 9 to generate a stimulation pulse. In the lower part of Fig. 4, the delay time is shown as a rectangular pulse. At the end of the delay time, a first stimulation pulse is emitted, which is shown in the middle part of FIG. 4 as a negative pulse. In the present example, this stimulation pulse is not at the correct time interval from the previous heartbeat to end the tachycardia. The computer 5 therefore starts the delayed generation of a stimulation pulse again after the predetermined number of tachycardia heartbeats, four such heartbeats in the example of FIG. 4, but with an extended delay time d 2 . It is now assumed that the stimulation pulse delivered after this delay time ends the tachycardia. In section C of FIG. 4, the heart has returned to its normal heart rhythm.

In der Fig. 1 ist schematisch angedeutet, dass jedesmal, wenn der Rechner 7 den Ausgangskreis ansteuert, gleichzeitig der Rechner 5 auf seinen Ausgangspunkt zurückgesetzt wird und weiterhin ein Signal an den Speicher 8 abgegeben wird, wodurch ein anderer Verzögerungszeitwert in den Rechner 7 eingegeben wird. Wird nach dieser Verzögerungszeit die Tachykardie beendet, d.h. tritt am Ende einer vorgebbaren Zeit kein Ausgangssignal am Rechner 5 auf, so wird über die Leitung 52 der Speicher 8 praktisch in entgegengesetzter Richtung angesteuert, so dass der Rechner 7 wieder den alten Verzögerungszeitwert erhält. Damit wird praktisch erreicht, dass sich die Anordnung an den richtigen Verzögerungszeitwert zur Beendigung einer Tachykardie "erinnert". Beim erneuten Auftreten einer Tachykardie wird der erste abgegebene Stimulierungsimpuls wieder mit der gleichen Zeitverzögerung an das Herz abgegeben.1 schematically indicates that every time the computer 7 controls the output circuit, the computer 5 is simultaneously reset to its starting point and a signal is still output to the memory 8, as a result of which a different delay time value is input into the computer 7 . If the tachycardia is ended after this delay time, i.e. If no output signal occurs at the computer 5 at the end of a predeterminable time, the memory 8 is actuated via line 52 practically in the opposite direction, so that the computer 7 receives the old delay time value again. It is practically achieved that the arrangement "remembers" the correct delay time value for ending a tachycardia. When tachycardia occurs again, the first stimulation pulse delivered is delivered to the heart with the same time delay.

Fig. 2 zeigt in einer etwas ausführlicheren Darstellung eine mögliche Ausführungsform des Speichers 8. Wesentlicher Bestandteil dieses Speichers ist ein Register 80 mit im vorliegenden Beispiel acht Registerplätzen. In den obersten Speicherplatz wird beispielsweise die kleinste mögliche Zeitverzögerung fest eingegeben. Diese Zeitverzögerung entspricht praktisch der Refraktärzeit oder ist nur unwesentlich grösser als diese. In den untersten Registerplatz wird die grösste mögliche Zeitverzögerung eingegeben, die dem Abstand zweier Tachykardieherzsignale entspricht. Diese Zeit wird beispielsweise in einem Rechner 82 ermittelt, dem über eine Leitung 61 Taktimpulse vom Taktgeber 6 und über eine Leitung 32 Herzsignale zugeführt werden. Die zwischen zwei Herzsignalen anfallende Zahl von Taktimpulsen ist ein Mass für die zu messende Zeitdauer. Der kleinste Wert für die Verzögerungszeit wird in ein Register 83 eingegeben, der grösste zunächst in ein Register 84. Aus diesen beiden Werten wird in einer Stufe 85 die halbe Summe gebildet und über eine Leitung 86 auf den nächsten Registerplatz des Registers 81 übertragen. Dieser Wert wird dann als neuer Wert in das Register 84 eingelesen, wonach sich der gesamte Vorgang solange wiederholt, bis alle Plätze des Registers 81 belegt sind.2 shows a possible embodiment of the memory 8 in a somewhat more detailed representation. An essential component of this memory is a register 80 with eight register locations in the present example. For example, the smallest possible time delay is permanently entered in the top memory location. This time delay practically corresponds to the refractory period or is only slightly longer than this. The largest possible time delay is entered in the lowest register position, which corresponds to the distance between two tachycardia heart signals. This time is determined, for example, in a computer 82, to which 61 clock pulses from the clock generator 6 and 32 heart signals are fed via a line 32. The number of clock pulses occurring between two heart signals is a measure of the length of time to be measured. The smallest value for the delay time is entered in a register 83, the largest first in a register 84. Half of the sum is formed from these two values in a stage 85 and is transmitted via a line 86 to the next register location of the register 81. This value is then read into register 84 as a new value, after which the entire process is repeated until all of the locations in register 81 are occupied.

In einem Beispiel ist angenommen, dass der Abstand zwischen zwei Tachykardieherzschlägen 400 Millisekunden betragt und dass die Refraktärzeit des Herzens und gleichgesetzt damit die kürzeste Verzögerungszeit 200 Millisekunden beträgt. Damit ergeben sich die neben den Registerplätzen angegebenen Verzögerungszeiten.In one example, it is assumed that the distance between two tachycardia heartbeats is 400 milliseconds and that the refractory period of the heart and equals so that the shortest delay time is 200 milliseconds. This results in the delay times specified next to the register positions.

In der Spalte daneben ist angegeben, in welcher Reihenfolge diese Verzögerungszeiten an den Rechner gemäss dem Ausführungsbeispiel der Fig. 1 abgegeben werden, wenn das Intervall zwischen zwei Herzschlägen zentrifugal abgesucht werden soll. Begonnen wird mit dem Wert d1 = 212 Millisekunden. Es folgt die zweite Verzögerungszeit d2 mit 225 Millisekunden, danach die dritte d3 mit 206 usw. Da im Beispiel gemäss der Fig. 4 bereits die zweite Verzögerungszeit d2 zum erfolgreichen Beenden der Tachykardie führte, stellt dieser Wert die erste Verzögerungszeit beim erneuten Auftreten einer Tachykardie dar. Die dritte Spalte neben dem Register 81 zeigt die Reihenfolge der in einem derartigen Fall auftretenden unterschiedlichen Verzögerungszeiten.The column next to it indicates the order in which these delay times are output to the computer according to the exemplary embodiment in FIG. 1 if the interval between two heartbeats is to be centrifugally searched. It starts with the value d 1 = 212 milliseconds. This is followed by the second delay time d 2 with 225 milliseconds, then the third d 3 with 206 etc. Since in the example according to FIG. 4 the second delay time d 2 has already led to the successful termination of the tachycardia, this value represents the first delay time when it occurs again tachycardia. The third column next to register 81 shows the order of the different delay times that occur in such a case.

In der folgenden Fig. 3 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel in einem Blockschaltbild dargestellt. Entsprechend der Fig. 1 ist wiederum der Anschluss für die zum Herzen führende Elektrode mit 1 bezeichnet. Von diesem Anschluss gelangen die Signale über eine Leitung auf eine Stufe 10, die sowohl Verstärker als auch Detektor enthält. Von dort aus gelangen die Signale auf einen Mikroprozessor, der die unterschiedlichen Zeitbestimmungen sowie Rechenoperationen und Verzögerungszeiten ermittelt und festlegt. Der Ausgang dieses Mikroprozessors 100 steuert wiederum einen Ausgangskreis 9 zur Erzeugung der Stimulierungsimpulse.A further exemplary embodiment is shown in a block diagram in the following FIG. 3. 1, the connection for the electrode leading to the heart is again designated by 1. From this connection, the signals go via a line to a stage 10, which contains both amplifier and detector. From there, the signals are sent to a microprocessor, which determines and specifies the different time determinations as well as computing operations and delay times. The output of this microprocessor 100 in turn controls an output circuit 9 for generating the stimulation pulses.

Weiterhin ist in der Fig. 3 angedeutet, dass der Mikroprozessor 100 über eine Stufe 200 mit einer Empfangseinrichtung 201 programmiert werden kann. Eine ähnliche Programmiervorrichtung kann auch für die Anordnung gemäss der Fig. 1 vorgesehen sein.It is also indicated in FIG. 3 that the microprocessor 100 can be programmed via a stage 200 with a receiving device 201. A similar programming device can also be provided for the arrangement according to FIG. 1.

Beide beispielhaft angegebenen Ausführungsformen können Teil eines implantierten Herzschrittmachers sein, der noch bei weiteren Herzrhythmusstörungen Stimulierungsimpulse an das Herz abgeben kann.Both of the embodiments given by way of example can be part of an implanted pacemaker, which can also deliver stimulation pulses to the heart in the event of further cardiac arrhythmias.

Der einfacheren Darstellungsmöglichkeit wegen ist in den Ausführungsbeispielen jeweils nur ein Stimulierungsimpuls nach der Verzögerungszeit angegeben. Ohne Einschränkung soll es selbstverständlich auch möglich sein, jeweils eine Gruppe von mehreren Stimulierungsimpulsen mit bestimmten festlegbaren Abständen zueinander an das Herz abzugeben.For the sake of simpler representation, only one stimulation pulse after the delay time is given in the exemplary embodiments. Without limitation, it should of course also be possible to deliver a group of several stimulation pulses to the heart at certain definable distances from one another.

Claims (13)

1. An arrangement for arrestig tachycardia, having an input component which can be influenced only by heart signals, timing device (82) which measures the time interval between two tachycardia heart signals (RR-Time), and a tachycardia detector connected to the input component to monitor the occurrence of tachycardia and supply am output signal to a delay component which has a variable, adjustable delay time and contains a calculating und which uses the time interval between two tachycardia heart signals to talculate at least one delay time which is not shorter than a predeterminable, adjustable value, and give an output signal in synchronism with the heart signals to drive an output circuit which thereby produces at least one stimulation pulse which can be fed to the heart via an electrode, characterised in that from the time interval the calculating unit derives a predeterminable number of different delay times, that the difference between adjacent delay times increases in accordance with longer times and that the delay component works in a specified sequence through the delay times determined in this way.
2. An arrangement as claimed in Claim 1, characterised in that the delay times are selected to be such that the time interval, formed from the difference between the RR-Time and the shortest delay time, is divided into ever smaller stages by repeatedly halving the residual interval in the direction of the shortest lime.
3. An arrangement as claimed in Claim 1 or 2, characterised in that a store is provided to accommodate the delay times.
4. An arrangement as claimed in Claim 3, characterised in that the delay time which leads to the arresting or tachycardia can be input into a store (8) to represent the first set delay time on the re-occurrence of tachycardia.
5. An arrangement as claimed in Claim 4, characterised in that the further delay times are worked through "centrifugally".
6. An arrangement as claimed in one of the Claims 1 to 5, characterised in that the output circuit (9) in each case generates a plurality of stimulation pulses where the interval between these pulses can be predetermined.
7. An arrangement as claimed in one or the claims 1 to 6, characterised in that when a delay time cycle has been completely worked through, a further cycle directly commences, where the number of stimulation pulses per delay time and/or the interval between these pulses is variable.
8. An arrangement as claimed in one of the Claims 1 to 7, characterised in that at least a part of the various, adjustable and/or predeterminable values is programmable.
9. An arrangement as claimed in one of the Claims 1 to 8, characterised in that all the components of the arrangement except for the input component (10) and the output circuit (9), are formed by a microprocessor (100).
10. An arrangement as claimed in one ofthe Claims 1 to 9, characterised in that the arrangement includes a blocking component and does not start until this component has been activated.
11. An arrangement as claimed in one of the Claims 1 to 10, characterised in that the arrangement is integrated in an implantable heart pacemaker.
12. An arrangement as claimed in one of the Claims 1 to 10, characterised in that the arrangement consists of an external device which cooperates with an implantable heart pacemaker and actuates the latter on the occurrence of tachycardia.
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